[发明专利]固态参考凝胶

说明书

本公开涉及一种用于pH传感器的固态凝胶，所述固态凝胶包括水、用于调节所述凝胶呈液态时的pH的缓冲剂体系、作为胶凝剂的聚乙二醇或其衍生物和盐的反应产物，其中所述水、所述缓冲剂、所述聚乙二醇和参考电解质盐在液态下混合时形成混合物，所述混合物在经受伽马辐照时形成所述反应产物。

本公开涉及一种制备生物相容的固态参考凝胶的方法，该固态参考凝胶可用于被设计用于卫生应用的pH传感器。

在参考电极中使用液体参考电解质的pH传感器在暴露于正过程压力时可能出现不期望的响应波动。这种行为如图1所示，其中2个具有填充有液体参考溶液的参考电极的pH传感器暴露于0psi-90psi的各种过程压力下。随着过程压力从0psi上升到30psi，这两个pH传感器开始表现出响应波动。当过程压力达到90psi时，观察到高达1个pH单位的显著响应波动。这种波动会导致显著的测量误差，这是不可接受的。

这种不期望的压力灵敏度是由干扰离子从参考电极通过参考结点扩散到过程中引起的，从而导致不稳定的参考液体结点电位以及随后不稳定的传感器响应。因此，具有这种行为的pH传感器不适用于正压力和变化过程压力的应用。

解决这个问题的常见方法是向传感器参考电极施加内部压力，从而通过将参考电解质通过结点推出来抵消外部过程压力的影响。一些美国专利描述了将内部压力引入参考电极的设计和制造过程，包括US 7,704,359、US 2017/0176371和US 9,134,266 B2。加压参考室是解决这一问题的有效方法，但需要非常复杂的机械设计、验证和随后的制造工艺开发。

发明内容

本公开涉及一种用于pH传感器的固态凝胶。该固态凝胶包含水、用于调节凝胶呈液态时的pH的缓冲剂体系、作为胶凝剂的聚乙二醇或其衍生物和盐的反应产物，其中水、缓冲剂、聚乙二醇和参考电解质盐在液态下混合时形成混合物，该混合物在经受伽马辐照时形成该反应产物。

本公开还涉及反应产物，其中呈液态时，聚乙二醇或其衍生物占约2重量％至90重量％。

本公开还涉及反应产物，其中缓冲剂体系包括基于磷酸盐的缓冲剂或基于碳酸盐的缓冲剂。

本公开还涉及反应产物，其中参考电解质盐包括浓度为0.01M至饱和的氯化钾或浓度为0.01M至饱和的乙酸锂。

本公开还涉及反应产物，其中聚乙二醇具有约15,000的最小平均分子量。

本公开还涉及反应产物，其中凝胶的粘度通过聚乙二醇或其衍生物的浓度和分子量来调节。

本公开还涉及反应产物，其中将凝胶从液态转变为固态的伽马辐照剂量为至少1kGy。

本公开还涉及一种制造用于pH传感器的固态凝胶的方法。该方法包括将水、缓冲剂体系、聚乙二醇或其衍生物和参考电解质盐混合以形成混合物，并将该混合物暴露于伽马辐照以形成固体凝胶。

本公开还涉及这种方法，其中聚乙二醇或其衍生物占约2重量％至90重量％。

本公开还涉及这种方法，其中缓冲剂体系包括基于磷酸盐的缓冲剂或基于碳酸盐的缓冲剂。

本公开还涉及这种方法，其中参考电解质盐包括浓度为0.01M至饱和的氯化钾或浓度为0.01M至饱和的乙酸锂。

本公开还涉及这种方法，其中聚乙二醇具有约15,000的最小平均分子量。

本公开还涉及这种方法，其中凝胶的粘度通过聚乙二醇或其衍生物的浓度和分子量来调节。

本公开还涉及这种方法，其中将凝胶从液态转变为固态的伽马辐照剂量为至少1kGy。

本公开还涉及一种包括壳体和在壳体内的固态凝胶的pH传感器。该固态凝胶包含水、调节凝胶呈液态时的pH的缓冲剂体系、聚乙二醇或其衍生物和参考电解质盐的反应产物，这些组分形成混合物，并且使该混合物经受伽马辐照以形成固体凝胶。